Оптика
Многие работы Ломоносова посвящены исследованию оптических и электрических явлений. Проводя эти исследования, Ломоносов помимо получения конкретных научных результатов стремился к дальнейшему выполнению своего общего плана — построению системы физических наук на основе выдвинутых им принципов.
Из работ Ломоносова по оптике и электричеству известны: «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» (1753), «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее» (1756) и «Теория электричества, изложенная математически» (1756).
Первые две работы были в свое время опубликованы, последняя же осталась незаконченной и не была напечатана. Ломоносовым написаны также работы, содержащие описание сконструированных им оптических и электрических приборов.
тепловых явлений, Ломоносов не привлекал невесомые материи. Кроме обычной материи, из которой состоят все весомые тела, он принимал еще только эфир, движением частиц которого он пытался объяснить свойства света и электричества.
Ломоносов был противником корпускулярной теории света и защищал волновую теорию. Он приводил ряд соображений, свидетельствующих в пользу волновой теории. Ломоносов, например, указывает, что с точки зрения корпускулярной теории света непонятно, как могут световые лучи одновременно пронизывать какое-либо прозрачное тело в разных направлениях, не мешая друг другу. Вокруг алмаза, пишет Ломоносов, можно поставить тысячи свечей, так что тысячи пучков света будут пересекать друг друга и при этом ни один луч не будет мешать другому.
По мнению Ломоносова, этот факт противоречит корпускулярной теории света, в волновой же теории он объясняется сам собой, так как волны проходят в разных направлениях через одну и ту же точку пространства, не мешая друг другу. Ломоносов высказывает интересные соображения: «Тоже наглядно показывают волны вод: а именно, если при спокойном воздухе бросить в разные места водной поверхности камни, то каждый в отдельности вызывает собственные волны, которые направляются прямо от точки падения во все стороны и, встречаясь друг с другой, не останавливаются и не возмущаются, но продолжаются до тех пор, пока приложенная сила не притупится по другим причинам».
Если бы Ломоносов остановился на данном вопросе подробнее и рассмотрел случай встречи волн, приходящих в одну точку в различных фазах, то весьма возможно, что он пришел бы к принципу интерференции волн, который был открыт английским физиком Юнгом позднее, на рубеже XVIII — XIX вв.
Ломоносов сформулировал и другое интересное возражение против корпускулярной теории света. Возьмите песчинку, говорит он, и положите ее на солнце. В эту песчинку, по теории Ньютона, потекут световые частицы. Как бы долго ни продержать на солнце эту песчинку, но если затем ее унести в темное помещение, она нисколько не будет светиться. Спрашивается: куда же деваются все световые частицы, которые попали в песчинку? Ведь они не отражались от нее, так как черные тела поглощают все световые лучи, падающие на них.
«Черные материи, — пишет Ломоносов, — приходящих к себе лучей ни назад не отвращают, ни сквозь себя не пропускают» и добавляет: «Скажите мне, любители и защитители мнения о текущем движении материи, свет производящиа, куда она в сем случае скрывается?»
Это возражение против корпускулярной теории света являлось весьма существенным. Особый же интерес его заключается в том, что Ломоносов здесь касается явления поглощения света. Оказывается, его интересовал вопрос поглощения света и, более того, вопрос связи между поглощательной и излучательной способностями тел.
Прежде всего Ломоносов подчеркивал, что от раскаленного тела распространяется не только свет, но и тепловые лучи. Он установил, что тела имеют разную поглощательную и отражательную способность для света и тепловых лучей. Он, например, писал, что лучи Солнца, будучи отражены от Луны и собраны в фокусе зажигательного стекла, хотя «светят весьма живо и ясно, но теплоты чувствительной не производят», и объяснял это тем обстоятельством, что от поверхности Луны хорошо отражаются световые лучи и плохо — тепловые. Ломоносов также указывал на опыт, проделанный им самим. Он писал: «Зажигательное сильное зеркало, покрытое черным лаком, производит в зажигательной точке свет превеликий, жару — ни мало, ясно показывая, что коловратное движение эфира в черной материи утомилось, зыблющееся беспрепятственно осталось».
По гипотезе Ломоносова, световые лучи являются волнами в эфире, а тепловые — распространением вращательного движения его частиц, следовательно, он утверждает, что световые лучи хорошо отражаются от упомянутого зеркала, а тепловые — поглощаются им.
В истории физики считается, что понятие теплового излучения или лучистой теплоты было введено шведским ученым Шееле в 1771 г. Упомянутое выше исследование Ломоносова дает нам право зачислить Ломоносова в число предшественников Шееле и других более поздних ученых, исследовавших свойства теплового излучения.
волны могут иметь место, так как частицы воздуха находятся на «чувствительных» расстояниях друг от друга, между тем как частички эфира соприкасаются между собой. В качестве подтверждения этой гипотезы Ломоносов приводит факт несравненно большей скорости распространения света по сравнению со скоростью звука. Как видно из его рассуждений, он мыслил световые волны поперечными. Он писал: «Пусть будет движение в частицах эфира таким порядком, что когда ряды их ab и ef тряхнутся от а и е к b и f, в то самое время ряды cd и hi тряхнутся в противную сторону из d и i к с и h. Через сие должно воспоследовать сражению частиц и движению в стороны s и q ближних частиц эфира и так повсюду свет разливается и со всех сторон видим быть может»